一种光纤制造系统及制造方法与流程

1.本技术涉及光纤制造技术领域，特别涉及一种光纤制造系统及制造方法。


背景技术：

2.目前光纤生产主要包括光纤预制棒制备和预制棒拉丝两大工序，然而当前光纤预制棒制造与光棒拉丝仍然处于两个相对独立的工序。例如，在单独的车间通过外部气相沉积(outside vapor deposition，ovd)法制得光纤预制棒，然而ovd沉积的疏松体经过脱水和玻璃化烧结成型后因为包层玻璃体内残存大量气体，需要经过长时间的加热脱气处理，此外，在光棒拉丝之前还需要进行先端加工处理以适应拉丝装置的锥头。
3.预制棒完成后还需转运至专门的拉丝车间，进行光纤拉丝，整个工艺不仅流程复杂，耗时长，而且还需要专门配置相当数量的脱气和先端加工设备，此外，光纤预制棒在脱气和先端加工过程中经历了反复的升温、降温和转运，极易造成光棒表面玷污和析晶，容易造成光纤质量问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种光纤制造系统及制造方法，以解决相关技术中光纤制造工艺流程复杂、效率低、光纤质量不高的问题。
5.第一方面，本技术提供了一种光纤制造系统，其包括：第一加热机构，其具有加热脱气腔；
6.第二加热机构，其位于第一加热机构下方，并具有与加热脱气腔连通的加热拉丝腔；
7.剪切机构，其位于第二加热机构下方，其具有与加热拉丝腔连通的走纤通道，所述剪切机构用于切断经过走纤通道的裸纤；
8.第一驱动机构，所述第一驱动机构具有一用于与预制棒连接的转接头，并驱使预制棒在加热脱气腔和加热拉丝腔中移动。
9.一些实施例中，所述第一加热机构包括具有两侧开口的脱气炉、上端盖和下端盖，所述上端盖和下端盖分别盖合于脱气炉的两个开口上；
10.所述脱气炉内设有石英管，所述脱气炉与所述石英管之间设有加热装置；
11.所述石英管内形成所述加热脱气腔。
12.一些实施例中，所述第一加热机构还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述上端盖相连，并用于驱使上端盖在水平面内相对脱气炉移动；
13.所述第二驱动机构与所述下端盖相连，并用于驱使下端盖在水平面内相对脱气炉移动。
14.一些实施例中，所述第二加热机构包括高温炉和密封盖，所述高温炉设有上开口和下开口，所述密封盖盖合于所述高温炉的下开口上；
15.所述高温炉内设有马夫管，所述马夫管内形成所述加热拉丝腔。
16.一些实施例中，所述脱气炉、所述下端盖和所述高温炉依次紧贴设置。
17.一些实施例中，所述第二加热机构还包括第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述密封盖相连，所述密封盖上设有热电偶；
18.所述第三驱动机构根据热电偶探测的温度，驱使密封盖在水平面内相对高温炉移动。
19.一些实施例中，其还包括第四驱动机构，所述第四驱动机构具有一用于连接第一加热机构的固定件，并驱使第一加热机构在水平面内相对第二加热机构移动。
20.一些实施例中，所述剪切机构包括：
21.夹持装置，其包括至少两个可以互相靠近或远离以夹持裸纤的夹持臂，所述夹持臂之间形成所述走纤通道；
22.光学探测器，其朝向所述走纤通道，并用于检测裸纤的直径；
23.切割刀，其移动路径经过所述走纤通道；
24.控制器，其与夹持装置、光学探测器、切割刀相连，并根据检测的直径，控制所述夹持臂夹持裸纤，并控制切割刀切断裸纤。
25.一些实施例中，所述第一驱动机构包括驱动电机、载台、连接杆和转接头，所述驱动电机与所述载台相连并用于驱使载台在水平面或竖直面内移动；
26.所述连接杆的一端与载台固定连接，另一端与转接头连接。
27.第二方面，本技术还提供了一种光纤制造方法，包括如下步骤：
28.提供如权利要求1-9任一所述的光纤制造系统，将预制棒固定于转接头上；
29.启动第一驱动机构，驱使预制棒进入加热脱气腔，第一加热机构升温至预设值，以使预制棒脱气；
30.脱气完成，启动第一驱动机构，驱使预制棒下端进入加热拉丝腔，第二加热机构升温至预设值，以使预制棒熔融成丝，形成裸纤；
31.裸纤经走纤通道穿过剪切机构，裸纤直径达到预设值后，剪切机构切断裸纤。
32.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本技术提供的光纤制造系统，将预制棒脱气装置和熔融拉丝装置集为一体，避免了传统制棒工艺中脱气、先端加工步骤反复升温、降温以及搬运所导致的光棒表面玷污和析晶风险；在熔融拉丝的同时通过第一加热机构完成光棒的高温脱气处理，脱气效果好，节省工艺时间；剪切机构用于裸纤的自动剪纤，提高光纤生产智能化和安全性，同时保证了预制棒锥头和光纤尺寸的统一，整体缩短了ovd制棒到光棒拉丝的流程和时间，提高了设备利用率，减少了设备投入。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本技术实施例提供的光纤制造系统的结构示意图。
35.图中：1、第一加热机构；11、加热脱气腔；12、脱气炉；13、上端盖；14、下端盖；15、石英管；16、加热装置；2、第二加热机构；21、加热拉丝腔；22、高温炉；23、密封盖；24、马夫管；
3、剪切机构；31、走纤通道；32、光学探测器；33、夹持装置；34、切割刀；4、第一驱动机构；41、转接头；42、载台；43、连接杆；5、预制棒；6、固定件；7、拉丝塔架；8、拉丝机构。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.如图1所示，第一方面，本技术实施例提供了一种光纤制造系统，其包括：
38.第一加热机构1，其具有加热脱气腔11；
39.第二加热机构2，其位于第一加热机构1下方，并具有与加热脱气腔11连通的加热拉丝腔21；
40.剪切机构3，其位于第二加热机构2下方，其具有与加热拉丝腔21连通的走纤通道31，所述剪切机构3用于切断经过走纤通道31的裸纤；
41.第一驱动机构4，所述第一驱动机构4具有一用于与预制棒5连接的转接头41，并驱使预制棒5在加热脱气腔11和加热拉丝腔21中移动。
42.本技术提供的光纤制造系统，将预制棒脱气装置和熔融拉丝装置集为一体，在第一加热机构1内完成脱气处理的预制棒5可由驱动机构4直接送入第二加热机构2进行熔融成锥，在重力作用下，锥体下坠形成裸纤，裸纤经走纤通道31穿过剪切机构3，并被剪切机构3切断，可有效避免传统制棒工艺中脱气、先端加工步骤反复升温、降温以及搬运所导致的光棒表面玷污和析晶风险，整体缩短了ovd制棒到光棒拉丝的流程和时间，提高了设备利用率，减少了设备投入，自动剪纤设置提高光纤生产智能化和安全性的同时保证了产品尺寸的统一。
43.在优选的实施例中，所述光纤制造系统还包括拉丝塔架(7)，所述第一驱动机构4、所述第一加热机构1、所述第二加热机构2、所述剪切机构3自上而下依次设置在拉丝塔架(7)上。
44.在一些实施例中，所述第一加热机构1包括具有两侧开口的脱气炉12、上端盖13和下端盖14，所述上端盖13和下端盖14分别盖合于脱气炉12的两个开口上；
45.所述脱气炉12内设有石英管15，所述脱气炉12与所述石英管15之间设有加热装置16；
46.所述石英管15内形成所述加热脱气腔11。
47.在优选的实施例中，所述石英管15与所述脱气炉12的开口相对设置，以使预制棒5可从脱气炉12的一侧开口进入石英管15内腔然后从脱气炉12另一侧开口穿出。
48.进一步的，在上端盖13和下端盖14处设有气封装置(图中未示出)，所述气封装置用于密封上端盖13与脱气炉12之间、下端盖14与脱气炉12和高温炉22之间的缝隙，防止空气进入炉体内影响脱气或拉丝效果，所述气封装置可采用惰性气体，例如氩气、氮气作封气。
49.进一步的，所述石英管15与所述脱气炉12之间设有隔热保温层。
50.在一些实施例中，所述第一加热机构1还包括第二驱动机构(图中未示出)，所述第
二驱动机构与所述上端盖13相连，并用于驱使上端盖13在水平面内相对脱气炉12移动；
51.所述第二驱动机构与所述下端盖14相连，并用于驱使下端盖14在水平面内相对脱气炉12移动。
52.具体的，所述上端盖13包括至少两个可以互相靠近或远离的上端盖板，所述下端盖14包括至少两个可以互相靠近或远离的下端盖板。
53.在优选的实施例中，还包括plc控制器，所述plc控制器与所述第二驱动机构相连，实际应用时，所述plc控制器根据预制棒5的位置及运动方向，控制第二驱动机构驱使两个上端盖板互相靠近或互相远离，以及驱使两个下端盖板互相靠近或互相远离，实现预制棒送棒、脱气和拉丝流程智能化。
54.在一些实施例中，所述第二加热机构2包括高温炉22和密封盖23，所述高温炉22设有上开口和下开口，所述密封盖23盖合于所述高温炉22的下开口上；
55.所述高温炉22内设有马夫管24，所述马夫管24内形成所述加热拉丝腔21。
56.具体的，所述马夫管24的内腔与所述石英管15的内腔连通。
57.在一些实施例中，所述脱气炉12、所述下端盖13和所述高温炉22依次紧贴设置。
58.具体的，所述脱气炉12、所述下端盖13和所述高温炉22依次紧贴设置，减小脱气炉12与高温炉22的间距，使得预制棒5脱气后快速进入高温炉22进行拉丝工序，下端盖13用于脱气炉12和高温炉22之间的密封，简化装置，减少设备投入。
59.在一些实施例中，所述第二加热机构2还包括第三驱动机构(图中未示出)，所述第三驱动机构与所述密封盖23相连，所述密封盖23上设有热电偶；
60.所述第三驱动机构根据热电偶探测的温度，驱使密封盖23在水平面内相对高温炉22移动。
61.具体的，所述密封盖23包括至少两个可以互相靠近或远离的密封盖板。
62.所述第三驱动机构和所述热电偶分别与所述plc控制器相连，实际工作时，plc控制器接收热电偶探测的温度，并与预设值对比，当达到预设温度时，控制第三驱动机构驱使两个密封盖板互相远离。
63.在一些实施例中，其还包括第四驱动机构(图中未示出)，所述第四驱动机构具有一用于连接第一加热机构1的固定件6，并驱使第一加热机构1在水平面内相对第二加热机构2移动。
64.第一加热机构1通过固定件6与第四驱动机构连接，第四驱动机构设置于拉丝塔架7上，其能驱动第一加热机构1作水平运动，以使第一加热机构1与第二加热机构2错开，便于维修和清理工作。
65.在一些实施例中，所述剪切机构3包括：
66.夹持装置33，其包括至少两个可以互相靠近或远离以夹持裸纤的夹持臂，所述夹持臂之间形成所述走纤通道31；
67.光学探测器32，其朝向所述走纤通道31，并用于检测裸纤的直径；
68.切割刀34，其移动路径经过所述走纤通道31；
69.控制器(未图示)，其与夹持装置33、光学探测器32、切割刀34相连，并根据检测的直径，控制所述夹持臂夹持裸纤，并控制切割刀34切断裸纤。
70.实际工作时，控制器接收光学探测器32检测到的裸纤直径，并与预设值对比，当裸
纤直径达到预设值时，控制夹持臂夹紧裸纤，并控制切割刀34切断裸纤。
71.具体的，所述夹持装置33可以包括但不限于气动卡爪。
72.在一些实施例中，所述第一驱动机构4包括驱动电机、载台42、连接杆43和转接头41，所述驱动电机与所述载台42相连并用于驱使载台42在水平面或竖直面内移动；
73.所述连接杆43的一端与载台42固定连接，另一端与转接头41连接。
74.具体的，所述驱动电机包括x轴驱动电机、y轴驱动电机和z轴驱动电机，用于驱使载台42在水平面和竖直面内移动。
75.在优选的实施例中，所述载台42上设有位移传感器，位移传感器用于测量载台42在水平面或竖直面内移动的距离，通过设置位移传感器，可精准控制预制棒5在水平和竖直方向上的位置。
76.进一步的，所述光纤制造系统还包括拉丝机构8，所述拉丝机构8包括但不限于冷却管、测径仪、涂覆器、固化炉和收线机，所述拉丝机构采用的是常规设备，在此不赘述。
77.第二方面，本技术实施例还提供了一种光纤制造方法，包括如下步骤：
78.提供如上所述的光纤制造系统，将预制棒5固定于转接头41上；
79.启动第一驱动机构4，驱使预制棒5进入加热脱气腔11，第一加热机构1升温至预设值，以使预制棒5脱气；
80.脱气完成，启动第一驱动机构4，驱使预制棒5下端进入加热拉丝腔21，第二加热机构2升温至预设值，以使预制棒5熔融成丝，形成裸纤；
81.裸纤经走纤通道31穿过剪切机构3，裸纤直径达到预设值后，剪切机构3切断裸纤。
82.以下对本技术提供的光纤制造方法进行详细说明，包括如下步骤：
83.101：提供权利要求1-9所述的光纤制造系统，将预制棒固定于转接头41上；
84.102：启动第一驱动机构4，驱使预制棒5的下端进入加热脱气腔11，启动第一加热机构1，升温至1200～1600℃，脱气处理；
85.103：启动第一驱动机构4以10～20mm/min速率将脱气完成的预制棒5送入加热拉丝腔21，启动第二加热机构2升温至1800～2400℃，预制棒5软化形成锥头，锥头下坠靠近密封盖23；
86.104：热电偶检测达到预设温度时，第二加热机构2开始降温，同时密封盖23打开，锥头穿过密封盖23，光学探测器32检测锥头直径达到10～40mm时，夹持装置33夹紧锥头，同时切割刀34切断裸纤；
87.105：启动第一驱动机构4将预制棒5提升至锥头位于加热拉丝腔21内，启动第二加热机构2升温至1800～2200℃，锥头熔融下坠形成裸纤，裸纤下坠靠近密封盖23；
88.106：热电偶检测达到预设温度时，密封盖23打开，裸纤穿过密封盖23，每间隔1～5s，夹持装置33夹紧裸纤，同时切割刀34切断裸纤，当光学探测器32检测裸纤直径达到0.5～2mm时，停止剪纤。
89.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连
接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
90.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
91.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。